Une révolution dans la prédiction de la structure cristalline des médicaments
Nombreuses applications potentielles des calculs de mécanique quantique dans l'industrie pharmaceutique
Des physiciens de l'Université du Luxembourg, des experts d'Avant-garde Materials Simulation (AMS) et sept sociétés pharmaceutiques ont redéfini l'état de l'art en matière de modélisation et de prévision de l'énergie libre des cristaux. Leurs travaux, récemment publiés dans Nature, montrent que la stabilité des formes cristallines dans des conditions réelles de température et d'humidité peut être prédite de manière fiable et abordable grâce à la simulation informatique.
On sait que les propriétés physiques (stabilité, solubilité, etc.), essentielles à la performance des matériaux pharmaceutiques et fonctionnels, dépendent fortement de la forme de l'état solide et des facteurs environnementaux, tels que la température et l'humidité relative. Consciente que l'apparition tardive de formes plus stables peut entraîner la disparition de polymorphes et, éventuellement, le retrait du marché d'un médicament salvateur, l'industrie pharmaceutique a beaucoup investi dans des plates-formes de criblage de formes solides.
La mesure quantitative des différences d'énergie libre entre les formes cristallines n'est pas une mince affaire. Les formes cristallines métastables peuvent être difficiles à préparer sous forme pure et elles sont souvent susceptibles de se transformer en formes plus stables. Ainsi, la possibilité de modéliser les énergies libres par le calcul signifie que les risques posés par l'instabilité physique peuvent être compris et atténués pour tous les systèmes, y compris ceux qui sont irréalisables expérimentalement. Le manque de données expérimentales de référence fiables a constitué un obstacle majeur au développement de méthodes de calcul permettant de prédire avec précision les différences d'énergie libre entre solides. Les rapports de la littérature sont rares et une grande partie des données expérimentales sur les déterminations de l'énergie libre pour les molécules d'intérêt pharmaceutique n'est tout simplement pas dans le domaine public.
Pour relever ce défi, des experts du monde universitaire et de l'industrie ont compilé la toute première référence expérimentale fiable des différences d'énergie libre solide-solide pour des systèmes chimiquement diversifiés et d'intérêt industriel. Ils ont ensuite prédit ces différences d'énergie libre à l'aide de plusieurs méthodes mises au point par le groupe du professeur Alexandre Tkatchenko au sein du département de physique et de science des matériaux de l'université du Luxembourg, et améliorées par le Dr Marcus Neumann et son équipe de chercheurs d'Avant-garde Materials Simulation. Sans utiliser de données empiriques, ces calculs utilisant le calcul à haute performance (HPC) ont permis de prédire et d'expliquer les données de sept sociétés pharmaceutiques avec une précision surprenante. Les implications futures potentielles de ces travaux sont multiples, et ce dernier développement n'est qu'une des nombreuses applications potentielles des calculs de mécanique quantique dans l'industrie pharmaceutique.
"Je suis ravi de voir comment les méthodes de calcul développées dans mon groupe universitaire ont été rapidement adoptées pour prédire de manière fiable l'énergétique des formes cristallines des médicaments dans l'industrie pharmaceutique en l'espace de quelques années, brisant ainsi la barrière traditionnelle entre la recherche et l'innovation industrielle", remarque le professeur Tkatchenko.
"Nous devons une grande partie de notre succès aux visionnaires parmi nos clients qui nous ont permis de créer un environnement de travail industriel avec une touche académique qui encourage la créativité basée sur des valeurs fondamentales telles que l'honnêteté, l'intégrité, la persévérance, l'esprit d'équipe et une véritable attention aux personnes et à l'environnement", souligne le Dr Marcus Neuman, fondateur et PDG d'AMS.
"Jens Kreisel, recteur de l'université du Luxembourg. "Nous prenons très au sérieux notre mission de promouvoir la recherche et le développement dans le domaine de la santé et de l'environnement. "Nous prenons très au sérieux notre mission, qui consiste à favoriser un écosystème dans lequel les chercheurs peuvent être les moteurs d'un changement sociétal positif."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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